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道路連續減速帶對重載汽車平順性影響

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道路連續減速帶對重載汽車平順性影響

發布日期:2019-03-18 作者: 點擊:

汽車超速行駛一直是導致道路交通事故發生的主要原因之一,而重型汽車發生事故尤為嚴重. 有關研究表明,平均車速每增加 1km/h,交通事故傷害就增加3%,死亡交通事故就會增加4%-5%。

         道路連續減速帶是目前歐美各國應用最廣泛、效果最好的交通速度控制設施之一. 目前中國道路連續減速帶主要是為城市道路等低速道路設計的,在高等級公路上使用較少. 我國關于減速帶的研究主要是針對較為簡單的單一型減速帶,且僅局限于減速效果上. 在高速公路的一些特殊路段,如下坡、彎道和隧道口等處均鋪設了不同形式的連續減速帶,以迫使汽車減速. 目前對于連續減速帶激勵下汽車動力學特性的研究較為少見.

        本文利用 ADAMS 軟件建立連續減速帶和重型汽車模型,仿真分析重型汽車以不同車速通過不同規格道路連續減速帶時的平順性,得出不同限速道路上最佳連續減速帶的結構形式.

1 減速帶模型

        本文以隧道口的連續減速帶為研究對象,利用ADAMS 軟件的 3D ROAD 路面建模器建立了連續減速帶模型. 如圖 1 示. 路面的不平度遠小于減速帶的高度,因此可以忽略連續減速帶路段的路面不平度。

 連續減速帶模型

仿真用道路連續減速帶結構參數

          目前減速帶參數還沒有統一的標準,通常情況下,為了保證行駛汽車有效減速,h 的值一般在3mm 到 15mm 之間. 據調查連續減速帶的寬度和間距尺寸基本相等,但一般沒有嚴格要求. 本文選用了 A - I 九種規格的連續減速帶( 見表 1) 來仿真分析,在平滑的道路上設置了間隔為 20m 的三組連續減速帶,每組減速帶由四個突起組成.

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        其中 H 為減速帶高度,X 為減速帶寬度

2 重型汽車模型

        重型汽車由于車速發生事故造成的結果尤為嚴重.

 三軸重型汽車模型

        通過現場調查和統計,三軸車在交通運輸中占很大的比例,因此本文利用 ADAMS/CAR 建立三軸重載汽車模型( 見圖 2) ,汽車部分參數見表 2.

重載汽車模型的參數

 轉向軸力—速度曲線

其中 M: 整車質量; m: 輪胎質量; k1輪胎側偏剛度;k2: 輪胎徑向剛度; k3驅動軸彈性剛度; k4: 轉向軸彈簧剛度; 圖 3、圖 4 分別為汽車前后懸架阻尼器參數 ,其中 F 為阻尼力,v 為車身與車軸的相對速度.

 驅動軸力—速度曲線

3 仿真結果分析

       汽車分別以 40km/h - 80km/h 的車速通過 A- I 九種不同類型的連續減速帶,得到相應車速下車身垂向加速度最大值( 絕對值) 和右轉向輪、右驅動前外輪、右驅動后外輪的垂向輪胎力最大值,并繪制加速度和輪胎力最大值隨不同車速變化的車速特性曲線.

3. 1 減速帶寬度對車身垂向加速度和垂向輪胎力的影響

        當汽車通過不同寬度減速帶時,車身垂向加速度和輪胎力隨車速的變化曲線車身垂向加速度隨減速帶寬度增大而減小;減速帶寬度大于 600mm 時汽車車身加速度隨車速增大而增大的趨勢較小,其平順性變化較小,不能起到良好的限速作用; 在低速時( 車速小于 50km/h) 車身加速度隨車速增大而減小,平順性較好,隨著車速的增加加速度增加,但增加趨勢不大,平順性變化不大; 當車速增大到 70km/h 時,通過五種減速帶( 寬度都為 8mm) 的汽車車身加速度開始發生了明顯的增大.

         可得,轉向輪和驅動前輪的垂向輪胎力隨減速帶寬度增大而減小,當減速帶寬度大于 600mm 時,轉向輪和驅動前輪輪胎力隨減速帶寬度增大而增大的趨勢較小. 由圖 9 還可以看出在70km / h—80km / h 的車速下,驅動前輪的輪胎力隨車速的增加而減小. 由圖 8 可得,驅動后輪輪胎力與減速帶沒有明顯的聯系,造成這種情況的原因可能是兩驅動軸距離較近,驅動前輪影響了驅動后輪的垂向輪胎力.

圖 5 車身垂向加速度隨車速的變化

轉向輪垂向輪胎力隨車速的變化

驅動前輪垂向輪胎力隨車速的變化

        綜上可得,對于限速 70km/h 的道路,寬度為600mm 的減速帶可以起到良好的限速效果,同時還可以保證汽車具有的平順性.

驅動后輪垂向輪胎力隨車速的變化

3. 2 減速帶高度對車身垂向加速度和垂向輪胎力的影響

        當汽車通過不同高度減速帶時,車身垂向加速度和輪胎力隨車速的變化曲線如圖 9 ~ 12. 由圖 9可得,車身垂向加速度隨減速帶高度增大而增加;減速帶高度在 4 - 6mm 時車身加速度變化趨勢較小; 減速帶高度為 8mm 時,低速( 車速小于 60km/h) 車身加速度隨車速變化不大,其平順性較好,當車速增大到 70km/h 時,車身加速度開始發生明顯的增大. 由圖 10,圖 11 可得,轉向輪和驅動前輪垂向輪胎力隨減速帶高度增大而增大;

 車身垂向加速度隨車速的變化

        在 70km/h—80km/h 的車速下,驅動前輪的輪胎力隨車速增大而增大的趨勢較小. 由圖 12 可得,減速帶高度為 4 -6mm 時,驅動后輪輪胎力基本不變. 綜上可得,對于限速 70km/h 的道路,減速帶高度為 8mm 可達到良好的限速效果,并使汽車具有較好的平順性.

 轉向輪垂向輪胎力隨車速的變化

 驅動前輪垂向輪胎力隨車速的變化

驅動后輪垂向輪胎力隨車速的變化

 1) 道路連續減速帶的結構尺寸對汽車的平順性具有重要的影響. 道路連續減速帶的高度與控制車速成反比,減速帶的寬度與控制車速成正比.

( 2) 對于本文選取的汽車,對于限速 70km/h時的道 路,連 續 減 速 帶 的 設 計 寬 度 建 議 采 用600mm,高度采用 8mm,在取得良好的限速效果的同時,可以保證汽車具有較好的平順性.

( 3) 對于汽車行駛速度更高的道路,根據車速與道路連續減速帶寬度的關系,道路減速帶的寬度和凸包的個數應該進一步增加,具體設計尺寸還應經過大量的試驗研究確定.


本文網址:http://wwwecomom.com/news/370.html

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